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'L'자형 Plate를 이용한 마이크로스트립 안테나의 소형화
장연정,우종명,Jang Yon-Jeong,Woo Jong-Myung 한국전자파학회 2005 한국전자파학회논문지 Vol.16 No.5
본 논문에서는 마이크로스트립 패치 안테나의 패치 밑면에 부착된 'L'자형 plate에 의해 패치 밑면의 전류 경로 길이 증가 효과 및 perturbation효과를 이용하여 안테나의 소형화를 이루고자 하였다. 1.575 GHz대에 있어서, 먼저 대각선 급전 선형 편파의 경우, 14개의 'L'자형 Plate를 부착시켰을 시 패치의 크기가 $47mm{\times}47mm$로 높이 9mm 평면형 마이크로스트립 패치 안테나(패치 길이 83mm$\times$패치 폭 83mm)보다 $70.8\%$의 면적 축소 효과를 나타내었고, 이득은 1.19 dBd, E-면 HPBW는 $127^{\circ}$를 나타내었다. 또한 원형 편파의 경우, 13개의 'L'자형 plate를 부착시켰을 시 패치의 크기가 $53mm{\times}54mm$로, 평면형 보다 $54.6\%$ 면적 축소 효과를 나타내었고, 이득은 1.36 dBd, 1.575 GHz에서 축비는 1.37 dB, 축비 2 dB 이하 대역폭은 14 MHz를 나타내었다. 이로써 본 논문에서 제안된 패치 밑면에 'L'자형 plate를 부착시킨 마이크로스트립 안테나가 선형 편파 및 원형 편파 안테나의 소형화에 적합함을 확인하였다. In this paper, the miniaturized linear and circular polarization microstrip antennas are designed and fabricated at the resonant frequency of 1.575 GHz. To miniaturize the microstrip patch antenna(MPA), the 'L' type plates are attached under the rectangular microstrip patch. In case of the linear polarization, the size of the microstrip antenna attached the 14 plates is reduced to $67.9\%(47mm{\times}47mm)$ compared with general $MPA(83mm{\times}83mm)$. The return loss and -10 dB bandwidth are -34.4 dB and 49 $MHz(3.1\%)$. And the radiation pattern is broad through the size reduction of the patch. Also in case of the circular polarization, the size of the microstrip antenna with 13 plates is reduced to $54.6\%(53mm{\times}54mm)$ compared with the general $MPA(76mm{\times}83mm)$. The axial ratio is 1.37dB at 1.575 GHz, the 2 dB axial ratio bandwidth is 14 $MHz(0.8\%)$. As that result, we could confirm that 3-dimensional structure with attached 'L' shaped plate is proper form for the miniaturization of linear and circular polarization microstrip antenna.
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허희무,장연정,우종명,Heo Hee-Moo,Jang Yon-Jeong,Woo Jong-Myung 한국전자파학회 2005 한국전자파학회논문지 Vol.16 No.5
본 논문에서는 GPS 중심 주파수 1.575 GHz에서 마이크로스트립 안테나의 공진 길이 방향 양끝을 접거나 또는 네 방향 끝을 패치 아래로 모두 접어들이는 방법으로 선형 편파와 원형 편파 마이크로스트립 안테나의 소형화시키는 방법을 제시하고 설계, 제작하였다. 먼저 선형 편파의 경우, 마이크로스트립 안테나를 수직으로 내린 구조로써 안테나의 가시 길이를 $31.7\%(\varepsilon_r=1.06)$ 단축시켰으며, 이러한 접혀진 상태의 안테나를 다시 한번 안테나의 중심방향으로 접어 넣는 구조로 선형 편파 마이크로스트립 안테나를 구현하였다 그 결과 안테나의 가시 길이 단축율은 $73.6\%$이었으며 이득 5.12 dBd를 얻었다 -10 dB bandwidth는 $64MHz(4\%)$이고, E-plane과 H-plane의 HPBW는 각각 $151^{\circ},\;79.2^{\circ}$이었다. 또한 원형 편파의 경우, 네 방향 모두 선형 편파 안테나의 폴디드 구조를 적용시켰으며 접혀 넣어진 밑면의 면적 활용도를 높이기 위해 삼각형 구조로 설계하였다. 이때 안테나의 가시 면적 축소율은 $72.5\%$이었으며, 이득은 3.96 dBd이었다. -10 dB bandwidth는 $84 MHz(5.3\%)$, E-plane과 H-plane의 HPBW는 각각 $80.6^{\circ}$과 $82.1^{\circ}$이었다 이 결과들로부터, 선형 편파와 원형 편파의 폴디드 마이크로스트립 안테나가 일반적인 마이크로스트립 패치 안테나의 특성을 유지하면서 소형화되었기 때문에 본 논문에서 제안된 구조가 소형화에 적합함을 확인할 수 있었다. In this paper, the miniaturized the linear polarization and the circular polarization microstrip antennas, which are the two ends in the resonance length direction or all the four-ends were folded are designed and fabricated at the resonant frequency of 1.575 GHz(fur GPS system). For the linear polarization microstrip antenna, the antenna was bent. downward so that the visible length(=L) was reduced by $31.7\%(\varepsilon_r=1.06)$. The folded antenna was folded toward the center of the antenna once again. In this case, the visible length reduction rate, gain, -10 dB bandwidth, E-plane and H-plane HPBW were $73.9\%$, 5.12 dBd, $64MHz(4\%),\;151^{\circ}\;and\;79.2^{\circ}$, respectively. For the circular polarization microstrip antenna, the folded structure of the linear polarization antenna was applied to all the few directions. For the most efficiency the folded bottom surfaces were designed in a triangular shape. In this case, the visible area reduction rate, gain, -10 dB bandwidth, and HPBW in horizontal polarization of the z-x plane and the z-y plane were $71.5\%,\;3.96dBd,\;84MHz(5.3\%),\;80.6^{\circ}\;and\;82.1^{\circ}$, respectively. Therefore, we have confirmed that the folded structure is suitable fer the miniaturization of the microstrip antenna.
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